Создание автоматической дугой сварки под флюсом

Для выполнения прихваток при стыковке ортотропных плит целесообразней применять ручную дуговую сварку, так как механизированной сваркой в среде защитного газа трудно добиться качества выполняемого шва, по следующим причинам:

• Необходима дополнительная защита зоны сварки от сквозняков. Выдувание защитного газа из зоны сварки может вызвать ухудшение газовой защиты и как следствие привести к образованию пор в сварном шве.
• Форма разделки кромок ортотропных плит (без разделки) затрудняет выполнение при хваток при нормальном вылете электрода. Увеличение вылета электрода приведет к снижению сварочно-технологических характеристик проволоки, таких как, укорочению дугового промежутка, увеличению размера капель, нестабильностью дуги и повышенному разбрызгиванию.

Продольные стыковые швы настильного листа ортотропных плит, а также стыки примыкания листа настила плит к поясам главных балок выполняют односторонней автоматической сваркой под флюсом с применением гранулированной металлохимической присадки (МХП) на стекло-медных подкладках с обратным формированием корня шва.

Конструкция соединения и вид шва показаны на рис. 2

Конструкция соединения.

1.Основной метал.

2.Стеклоткань.

3.Стекло оконное 3 мм.

4. Медная формирующая  подкладка.

 

Вид сварного шва.

 

 

 

5. Сущность автоматической сварки  под флюсом

Схема процесса сварки под флюсом приведена на рис.3.

Электродная проволока 1 из бухты подается в зону сварки через слой флюса 3 с помощью специального подающего механизма 2 сварочного автомата. Процесс сварки под флюсом начинается с возбуждения дуги. Для этой цели применяется несколько способов. Наиболее часто дугу возбуждают посредством закорачивания электрода 1 на изделие 9. При этом конец проволоки засыпают слоем флюса.

В зоне горения сварочной дуги под действием высокой температуры выделяется большое количество газов и паров, которые образуют газовый пузырь 4; оболочкой для него служит тонкий слой расплавленного флюса 5. Давление газа в пузыре составляет всего 7…9 г/см2, но в сочетании с давлением дуги его достаточно для оттеснения жидкого металла в хвост ванны. Это улучшает передачу тепла к основному металлу и увеличивает глубину его проплавления. При поступательном перемещении дуги относительно основного металла происходит кристаллизация жидкой ванны 6 с образованием сварного шва 7. Расплавленный шлак 8 обладает низкой теплопроводностью, что улучшает условия кристаллизации металла шва.

При автоматической сварке сварщик управляет процессом дистанционно, перемещение источника тепла – дуги – выполняет сварочный трактор, который обеспечивает нужную скорость сварки и точное расположение дуги относительно линии стыка. Это позволяет значительно улучшить условия труда и повысить производительность процесса.

 

Рис. 3. Сварка под флюсом: 1 - электродная проволока, 2 - подающий механизм, 3 - флюс, 4 - газовый пузырь, 5 - расплавленный флюс, 6 - жидкая ванна металла, 7 - сварной шов, 8 - расплавленный шлак, 9 – изделие

Способа сварки с применением гранулированной метало-химической присадки (мелко нарезанная сварочная проволока диаметром 2 мм, длинной 2мм. с добавлением двуокиси титана -TiO2) необходимо учитывать его преимущества и недостатки.

К числу преимуществ использования крошки относят:

- повышение стабильности  процесса автоматической сварки  за счет снижения чувствительности  к изменению зазора, позволяющее  исключить прожоги и протеки  металла;

- уменьшение остаточных  сварочных деформаций;

- расширение диапазона  толщин металла, свариваемого без  предварительной разделки кромок;

- дополнительные возможности  для получения оптимального состава  металла шва, когда ограничен  выбор сварочных материалов.

К недостаткам способа относят:

- повышение вероятности  непровара при отсутствии надежного  контроля положения электрода  по центру свариваемого стыка;

6. Выбор сварочных материалов.

 Основным требованием  к материалам для сварки является  обеспечение, при оптимальных режимах, сварного соединения, которое бы по своим эксплуатационным характеристикам не уступало основному металлу. Это достигают применением специальной сварочной проволоки, флюса, металла электродов, обмазок, обеспечивающих стабильность дуги, легирование металла шва, защиту расплавленного металла от доступа воздуха и его раскисления.

Для автоматической сварки стыковых соединений в нижнем положении будем применять следующие сварочные материалы:

• - сварочную проволоку сплошного сечения диаметром: 4 мм. марки Св10НМА-О омеднённую, намотанную на кассеты.
• - сварочную проволоку сплошного сечения диаметром: 2 мм. марки Св10НМА (изготовление гранулята)
• -двуокись титана ТiO2
• - Флюс марки АН-47
• -Флюс марки ФН-348 А

Флюсы смешиваются в пропорции 50% на 50%

Выбор проволоки Св10НМА  обусловлен достаточным содержанием легирующих элементов, позволяющих в сочетании с флюсом АН-348-А и          АН-47 получить металл шва с механическими свойствами, равными или превышающими механическими свойствами основного металла.

Для ручной сварки (прихватки, ремонт) электроды УОНИИ 13/55

6.1.Сварочные материалы для автоматической сварки.

6.1.1. Сварочная проволока Св-10НМА  применяется для - автоматической сварка под флюсом низколегированных сталей повышенного уровня прочности и хладостойкости металлоконструкций ответственного назначения (конструкций мостов, опор, котлов, труб и трубопроводов работающих при высоких давлениях и температурах).

Таблица 3. Химический состав проволоки Св-10НМА 

Углерод	Кремний	Марганец	Хром	Никель	Молибден	Титан	Сера, не более	Фосфор, не более	Прочие элементы
0,07-0,12	0,12-0,35	0,40-0,70	Не более 0,20	1,00-1,50	0,40-0,55	-	0,025	0,020	-

 

Таблица 4. Механические свойства наплавленного металла:

Марка проволоки	Временное сопротивление разрыву σ B, МПа	Предел текучести, σ T  МПа	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, KCU Дж/см2
				-20°C	-70°C
Cв-10НМА	609	522	26,6	54	67

 

 

Допускается применение сварочных проволок, намотанных на катушки, как омедненных, так и не омедненных (осветленных, с ионизированным покрытием, полированных).

В качестве металлохимических присадок (МХП) необходимо применять стальную крупку, приготовленную из сварочной проволоки Св10НМА диаметром 2 мм, смешанную с химической добавкой. Металлическая крупка должна представлять собой гранулы цилиндрической формы длиной 2 мм (с допуском плюс 0,3 мм, минус 0,5 мм).

Гранулят (рубленая сварочная проволока) перед смешиванием с химической добавкой (двуокись титана ТiО2) должен быть прокален при температуре 150 °С в течение 2 часов с тщательным перемешиванием. Химическая добавка должна входить в МХП в количестве 0,3% от массы гранулята. После смешивания гранулята с химической добавкой в специальном смесителе, готовая МХП перед применением (засыпкой в сварочный зазор) встряхивается на сите 1´1 мм для удаления излишков химической добавки. Готовую к употреблению МХП хранят в закрытых емкостях в резервной печи при температуре 80-90 °С. Время доставки готовой МХП от резервной печи до засыпки в сварочный зазор должно быть не более 15 минут. Срок ее хранения не должен превышать одного месяца после изготовления.

6.1.2.Флюс сварочный АН-47

Флюс сварочный АН-47-относится к гранулированным плавленым солеоксидным и предназначается для дуговой электросварки механизированным способом. По составу он низкокремистый среднемарганцевый, и используется для соединения сварным методом повышенной прочности низколегированных сталей, а также низко-, средне, и нелегированных с использованием низколегированных сварочных проволок различных марок.

Он обеспечивает надёжную защиту сварочной ванны, способствуя формированию и поддерживая высокую устойчивость дуги, максимально длиной до 1 см. Благодаря этому позволяет сформировать шов, в составе которого обеспечен равномерный переход к основному металлу, с низкой вероятностью поро- и трещинообразования. Образовывающаяся шлаковая корка позволяет отвести из области плавления вредные включения и отличается хорошей отделимостью.

В результате получаемый шов имеет хорошие механически е свойства, ударная

                                                                                          Рисунок 4.

 вязкость его оценивается  значением 150 Дж/см2 при +20 ºС и сохраняется в допустимых пределах при низких температурах. Поэтому его используют для сварки металлоконструкций, которые эксплуатируется при температурных режимах до –60ºС.

Химический состав флюса АН-47

По химическому составу является нейтральным. Его показатель основности по Бонишевскому 1,1. По процентному составу основных компонентов в нём находится:

- оксида кремния 28–33%;

- окислов кальция и магния  – до 20%;

- оксидов алюминия и марганца  – до 30 %;

- содержание фторида кальция  – 8–13%.

Нейтральность состава флюса обеспечивает химическую чистоту металла шва. Он поддерживает низкую интенсивность протекания кремние- и марганцевовосстановительных процессов, что обеспечивает низкое засорение шва неметаллическими включениями и повышает устойчивость металла шва к среде повышенной агрессивности.

Технические характеристики.

Применяют АН-47 при сварке переменным и постоянным током с максимальным режимом по силе тока – до 1200 А, при этом может обеспечиваться скорость прокладки шва – до 2 м/мин. Напряжение источника питания не ограничивается.

АН-47 состоит из стекловидных гранул, цвет – чёрный или темно-коричневый, размер зерна – от 0,25 до 2,8 мм.

Его получают плавлением в электродуговых и пламенных печах с грануляцией в воде. Показатель объёмной массы – 1,4 – 1,8 кг/дм3. Допустимая влажность флюса должна быть не более 0,1%. При превышении показателя производится сушка при 400 ºС в течение 2 ч.

6.1.3. Флюса сварочного АН-348А  

Флюса сварочного АН-348А используется для соединения деталей конструкций из низкоуглеродистых сталей, как нелегированных, так и низколегированных. Он отличается повышенным содержанием трёхвалентного оксида железа, поэтому процесс должен выполняться с использованием низколегированной и нелегированной кремний - и марганцесодержащей проволоки.

В процессе плавления металла в области электрической дуги материал флюса расплавляется, защищая область плавления кромок и проволоки от химического взаимодействия с газами атмосферы, при этом обеспечивается удаление неметаллических включений, которые всплывают на поверхность.

Обеспечивается надёжная защита и устойчивость сварочной дуги, длина которой поддерживается до 1,3 см. При этом шов формируется хорошего качества с низким количеством пор и трещин. Шлаковая корка также имеет удовлетворительную отделяемость. Может использоваться для изготовления различных изделий, эксплуатация которых допускается в температурном диапазоне до –30ºС.

Химический состав флюса АН-348А.

Сварочный флюс АН-348А относится к оксидным высокомарганцевым и высококремнистым. Его активность находится в пределах

0,7–0,75. Содержание основных компонентов  его состава находится в следующих  пределах:

- кремниевый оксид – 41–44%;

- окисел марганца – 32–34%;

- фторид кальция – 4,5–5%;

- окисел магния – 5–7,5%;

- оксида кальция – до 6,5%, железа  – до 4,5%;

- содержание неметаллических примесей  серы и фосфора – до 0,15 и 0,12%, соответственно.

Благодаря достаточно высокой активности кремниево- и марганцевовосстановительные процессы в зоне шва протекают с высокой интенсивностью. Шов отличается высоким содержанием кислорода в виде включений оксидов для однопроходного шва – до 0,06%, для многослойного – до 0,1%.

Технические характеристики.

Применение АН-348А допускается при сварке переменным и постоянным током с режимом максимальной силы тока – до 1100 А, при этом может обеспечиваться скорость прокладки шва – до 120 метров в час. Напряжение источника питания не ограничивается.

АН-348А состоит из стекловидных гранул, цвет частиц темно-коричневый, размер зерна – от 0,35 до 3,0 мм.

Его получают методом плавления в электродуговых и пламенных печах с дальнейшей грануляцией в воде. Показатель удельного веса по объёмной массе – 1,3 – 1,8 кг/дм3. Допустимая влажность флюса должна поддерживаться в допустимых пределах – не более 0,1%. При превышении допустимых норм производится сушка при 350––400 ºС в течение 2 ч.